Tema 11: espectroscopía multi-objeto, IFUs

Transcripción

1 Tema 11: espectroscopía multi-objeto, IFUs 1

2 Espectrógrafos de grismas Se emplean como cámaras directas para obtener imágenes del campo al que apunta el telescopio o como espectrógrafos de resolución baja. Se pueden usar como espectrógrafo simple o multiobjeto usando una placa con múltiples rendijas. Las placas de rendijas (o aperturas) se construyen a medida de cada observación con anterioridad y son intercambiables. Son espectrógrafos pensados para objetos débiles (cúmulos de galaxias, por ejemplo) ya que son sistemas muy luminosos. 2

3 Espectrógrafos de máscaras El campo de visión del espectrógrafo se aprovecha al máximo mediante máscaras en las que se han construido varias rendijas (slitlets) que funcionan como rendijas independientes. Modos rendija larga y MOS Máscaras y rendijas intercambiables Espectrógrafos pensados para objetos débiles (cúmulos de galaxias, por ejemplo) ya que son sistemas muy luminosos. Pipeline compleja y automatizada 3

4 Espectrógrafos de máscaras Muy utilizado en redshift surveys LRIS (Keck I, 30 slitlets) DEIMOS (Keck II, 200 slitlets) Cámaras azul y roja 6 x8 FOV 2kx2k CCD + 2x 2kx4k CCDs R=300-5, sqr arcmin FOV 8 máscaras por noche Máscaras, 2 semanas antelación 500 nm rango longitud de onda 0.1 nm resolución espectral mosaico 2x4 CCDs de 2kx4k 81 sqr arcmin FOV Máscaras, 4 semanas antelación 11 máscaras por noche 30% throughput 150 Mb por imagen 4

5 Espectrógrafos de máscaras Muy utilizado en redshift surveys GMOS (Gemini, 600 slitlets) VIMOS (VLT-3, 700 slitlets) 4 brazos de 7 x8 FOV 4x 2kx4k CCDs R=200-2,500 IFU con 6,500 fibras 5 x5 FOV 3x 2kx4k CCDs 18 máscaras por noche 2A resolución espectral IFU 5

6 Espectrógrafos de máscaras Diseño de máscaras Astrometría precisa con antelación Catálogos Listas con diferentes prioridades Selección interactiva Varias aperturas de alineamiento Fichero de diseño Punching machine 6

7 Espectrógrafos de máscaras Alineamiento de máscaras Imagen previa a través de la máscara Cálculo de offsets y rotación Ejecución de offsets y PA Imagen de confirmación (directa u orden 0) Si necesario, nuevos offsets y PA Ejecución de offsets y PA Integración 7

8 Espectrógrafos de fibras (1) Es otro tipo de espectroscopía multiobjeto. La idea es transladar mediante fibras la luz de objetos a la rendija de un espectrógrafo único. 1 fibras 1 Espectros en el plano focal del espectrógrafo rendija 4 Imágenes en plano focal del telescopio Las fibras están colocadas justo en la posición del plano focal correspondiente a la imagen de cada objeto; por eso se necesita realizar astrometría de precisión con anterioridad. El número de fibras es mucho mayor que el mostrado en este esquema sencillo (varios cientos). 8

9 Espectrógrafos de fibras (1) microlentes 9

10 Espectrógrafos de fibras (1) Pérdidas en el array de lentes 10

11 Espectrógrafos de fibras (2) Espectrógrafos de Máscara de aperturas: Placas a medida para cada campo con perforaciones donde se acoplan las fibras. Ejemplo: Espectrógrafos de SDSS: 640 perforaciones en un disco de aluminio. La luz se envía a dos espectrógrafos dobles (dos canales) Colocando las fibras Flat field, arco de comparación e imagen científica con múltiples espectros. 11

12 Espectrógrafos de fibras (2) 12

13 Espectrógrafos de fibras (3) Espectrógrafos de fibras móviles. Las fibras se colocan a voluntad mediante sistemas robóticos. MEDUSA (ESO VLT, 132 fibras de 1.2 ) 13

14 Espectrógrafos de fibras (4) Otro ejemplo de espectrógrafo de fibras móviles: AF2/WYFFOS (WHT 4.2m; ING, La Palma) (módulo de 150 fibras de 1.6 o 90 micras) AutoFib Configuración WYFFOS en una plataforma Nasmyth Las fibras son colocadas por un robot (AutoFib) en las posiciones previamente seleccionadas (configuración, práctica 7) en el foco primario del WHT 4.2m. Tienen 26m y conducen la luz hasta WYFFOS (Field Fibre Optical Spectrograph ) en la plataforma Nasmyth. 14

15 Espectrógrafos de campo integral Espectrógrafos de haces de fibras: - Una zona bidimensional del cielo (blanco) es muestreado en elementos espaciales discretos (SPAXELS) - Espectros individuales de cada SPAXEL simultáneamente en todo el FOV - Tras la reducción, los espectros individuales se reorganizan para formar un cubo en 3 dimensiones (2 espaciales y 1 en longitud de onda; espectroscopía 3D) - Alternativamente, es posible crear imágenes monocromáticas o en bandas fotométricas concretas a partir de rebanadas del cubo - Debido a la refracción atmosférica, el cubo se deforma en un somboide debido al desplazamiento espacial en función de la longitud de onda 15

16 Espectrógrafos de campo integral 16

17 Espectrógrafos de campo integral - Preóptica amplificadora - Mosaico de microlentes (lens-array) - Set de fibras ópticas - pseudo-rendija - Juego de espectros individuales - Reducción y tratamiento de datos complicado: - Euro3D - Estándar de NOAO - UK 3D 17

18 RTN Euro3D - nuevo formato - librerías en C - Herramienta de visualización - Spaxels inspector - Spectra inspector 18

19 Espectrógrafos de campo integral - Campo rectangular central + anillo fibras de cielo - Fibras no contiguas ( 40% pérdida) - 3 mazos 0.45, 0.9 y 2.7 / fibra fibras de 5.5m largo Haces de fibras de INTEGRAL INTEGRAL (WHT 4.2m) 19

20 Espectrógrafos de campo integral mapa de velocidad Con ellos se pueden hacer mapas de intensidad, de velocidad, de índices espectrales... Mrk370 en banda V y línea [OIII]

21 Espectrógrafos de campo integral Estándar FOV pequeño Alta resolución espacial - 16x16 lentes (elementos) - Escalas de 0.5, 0.75 y FOV de 8x8, 12x12 y 16x16 arcsec -Diferentes redes de difracción para varias resoluciones espectrales - 2 CCDs de 2kx4k, píxel 15µm PMAS (CAHA 3.5m) 21

22 PPAK FOV grande Baja resolución espacial - Reductor de focal / fibra - Mazo hexagonal fibras de 150µm y 2m largo - 18 Mb por fichero Espectrógrafos de campo integral PMAS (CAHA 3.5m) 22

23 Espectrógrafos rebanadores de imagen 23

24 Espectrógrafos rebanadores de imagen 24

25 Espectrógrafos rebanadores de imagen 25

26 Espectrógrafos rebanadores de imagen FISICA (KPNO 4m) IFU en el nir 16 x33 FOV Baja resolución R 1, rebanadas FRIDA (GTC 10m) IFU en el nir 25 x25 o 41 x41 FOV AO/IFU 1 x µm Baja resolución R 500-5, rebanadas Hawaii-2 2kx2k 26

27 MEGARA (GTC 10.4m) Espectrógrafo IFU 27

28 Espectrógrafo IFU / AO panorámico MUSE (VLT 8m) Óptica adaptativa en el visible (0.02 /pixel) A Cubo de datos con 90,000 SPAXELS 1 x1 FOV contigua 0.2 arcsec/pixel Resolución intermedia R 3, espectrógrafos idénticos alimentados por 2 rebanadores de imagen (3 torres con 8 IFUs cada una) Optimizado para largas exposiciones de objetos débiles 28

29 Resumen de contenidos Espectrógrafos multi-objeto: multi-slit, fibras. IFUs. Espectrógrafos rebanadores de imagen. 29